(57)【要約】【課題】本考案は、発光する被測定物の３次元位置、及び、発光光の向きを比較的簡易な装置と手法で実現可能とする。【解決手段】本考案は、指示装置側に発光体を設け、この発光光を３個以上の位置感応検出器を用いて観測することにより、３次元位置および発光体の向きを検出している。各ＰＳＤは、発光体の位置する方向と光の信号強度を検出することができる。２つのＰＳＤで、発光体の位置する方向が求まれば、発光体の３次元位置がわかる。さらに、３つのＰＳＤでの発光体からの光の強度がわかれば、発光体がどの方向を向いているかがわかる。このとき、発光体の発光光の指向性を用いることにより、３つのＰＳＤでの光の信号強度の比を満たすような、発光体の光の向きが一意的に決まる。このようにして、発光体の３次元位置とその発光体の向きが検出される。これにより、装置の簡易化と応用性の高い３次元位置検出を可能とする。【選択図】図１
0003123663.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光体と、前記発光体の位置を検出するための位置感応検出器が所定の位置に設置されている３次元位置検出装置において、前記発光体が指向性を有し、かつ、前記３次元位置検出装置が３個以上の位置感応検出器からなることを特徴とする３次元位置検出装置およびその方法。
【請求項２】
複数の発光体がそれぞれ所定の周波数で明滅し、かつ、前記明滅に同期して位置検出することを特徴とする請求項１記載の３次元位置検出装置およびその方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、発光する被測定物の３次元位置、及び、発光光の向きを測定する３次元位置検出装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位置検出装置は、デジタルカメラ等に搭載され、自動焦点装置として広く使用されている。このものでは、デジタルカメラが発光部と光検出部を有し、前記発光部から発せられた赤外光等が被対象物に到達し、反射して戻ってくる光を前記光検出部にて検出することによって距離を測定している。図２に示すように、三角測量の原理が使われている。距離ｄが既知で、角度αとβが求まれば、次式から、被対象物４までの距離Ｌを求めることができる。
【数１】
0003123663.tif 000003
【０００３】
この光検出器は、位置感応検出器（以下PSD：Position Sensitive Detectorと略す）と呼ばれ、被対象物の方向（角度）、および、光信号強度を検出することができる。特開２００３−３４４０１２号公報には、このＰＳＤを２個用いることによって、発光体の３次元位置を求めることができることが示されている。さらに、この特開２００３−３４４０１２号公報の実施例図１１において、指示装置の先端にＰＳＤの受光面を設けて、スクリーン上の指示点を表示できるようになっている。
また、特開平８−１５５１４７では、指示装置でブラウン管表示の走査線を検出することにより、指示装置がスクリーン上のどこを指示しているかを認識する方法が考案されている。
【特許文献１】特開２００３−３４４０１２号公報
【特許文献２】特開平８−１５５１４７号広報
【特許文献３】特開昭６３−２４１４１０号公報
【特許文献４】特開昭６３−２０６６１０号公報
【特許文献５】特開昭６３−１２８２２０号公報
【特許文献６】実開昭６３−３８０１０号公報
【特許文献７】実開昭６４−１５９０７号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のものは、発光ダイオード等の発光体をスクリーン周辺に設置固定し、それらの位置を基準として、指示装置がどの方向を向いているかを求め、スクリーン上の表示位置を計算で求めている。先端に受光面を置いてあるため、指示装置に演算装置を組み込む必要があり、また、多数の信号線の引き回しが必要になり、例えば、射的ゲームなどでは応用し難いという問題があった。
また、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、および、リア型プロジェクションディスプレイ等では水平走査線に相当するものがない場合が多く、走査線検出方式を使えないという不具合があった。さらにこのものでは１つの発光体の位置しかもとめることができないという問題もあった。
また、複雑な演算が必要であった。
そこで、この考案では、指示装置側に発光体を搭載することにより、簡単な配線引き回しで、かつ、簡単な計算により、前記発光体の３次元位置を検出できるようにし、前記課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、第一考案は、指示装置側に発光体を設け、この発光光を３個以上の位置感応検出器を用いて観測することにより、３次元位置および発光光の向きを検出している。各ＰＳＤは、発光体の位置する方向と光信号強度を検出することができる。２つのＰＳＤで、発光体の位置する方向が求まれば、発光体の３次元位置がわかる。さらに、３つのＰＳＤでの発光体からの光の強度がわかれば、発光体がどの方向を向いているかがわかる。このとき、発光体の発光光の指向性を用いることにより、３つのＰＳＤでの光信号強度の比を満たすような、発光体の光の向きが一意的に決まる。このようにして、発光体の３次元位置とその発光体の向きが検出される。
また、第二考案は、第一考案に加えて、前記発光体を明滅させることにより、複数の信号を時間的に分離している。これにより、複数の指示装置からの発光光を分離して検出でき、複数の発光体の３次元位置および発光体の向きを同時に検出できるようになる。
【考案の効果】
【０００６】
第一考案によれば、指示装置の発光体の発光光の向きを特定できるようになる。このため、指示装置側には、軽く小さい発光ダイオード等を配置することができ、多数の信号線の引き回しが必要な、ＰＳＤや信号演算装置等を搭載しないようにできる。これにより、射的ゲームや、指示装置でスクリーン上の点を指し示す機能（ポインター機能）等を簡単に実現できるようになる。また、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、リア型プロジェクションディスプレイ等の水平走査線に相当するものがない場合でも、問題なくポインター機能を実現することができるようになる。また、複数の発光体がある場合でも、それらの３次元位置と発光体の向きを同時に求めることができるようになる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
この考案の一実施形態を、図１に示す。
以下、添付図面に従って一実施例を説明する。画像を表示するスクリーン１が設置され、その手前に１ｍ乃至２ｍの位置に発光体２がある。スクリーン１およびその周辺には９個のＰＳＤ３〜１１が縦０．３ｍ、横０．５ｍの間隔をもって設置されている。発光体２はスクリーン上の指示点１２を指し示している。このような配置で、９個のセンサーのうち最適な２個のセンサーを用いることによって、三角測量の原理で発光体の位置を求めることができる。このとき、各センサー間の距離はあらかじめ決まっており、また、最適なセンサーは発光体からの光信号強度が大きいものがよい。また、三角形をなす配置にある最適なセンサー３個を用いて、発光体の向きを求める。３つのセンサーに届く発光体の光信号強度が、発光体の指向性と整合するようにして、発光体の向きを求める。このとき、最適なセンサーとは発光体からの光信号強度が大きいものがよい。発光体の向きと発光体の３次元位置が求まると、スクリーン１上の指示点１２が求まることになる。
また、本実施例では記載しなかったが、発光体が複数ある場合は、観測する発光体のみを発光させることにより、発光体１個の場合と同様にして、発光体の向きと発光体の３次元位置を求めることができる。
【０００８】
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、発光体の３次元位置のみならず発光体の向きをも特定できるようになるため、指示装置側に、軽く小さい発光ダイオード等を配置することが可能となる。また、液晶ディスプレイ等の水平走査線に相当するものがない場合でも、ポインター機能を実現することができるようになる。また、複数の発光体がある場合でも、それらの３次元位置と発光光の向きを同時に求めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この考案の一実施例を示す配置図である。
【図２】三角測量の原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００１０】
１        スクリーン
２        発光体  
３〜１１  位置感応検出器（ＰＳＤ）
１２      指示点
２１      デジタルカメラ    
２２      発光部
２３      光検出部
２４      被対象物
【図１】
0003123663.tif 000004
【図２】
0003123663.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月22日(2006.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光体と、前記発光体の位置を検出するための位置感応検出器が所定の位置に設置されて
いる３次元位置検出装置において、前記発光体が指向性を有し、かつ、前記３次元位置検
出装置が３個以上の位置感応検出器からなることを特徴とする３次元位置検出装置。
【請求項２】
複数の発光体がそれぞれ所定の周波数で明滅し、かつ、前記明滅に同期して位置検出する
回路を有することを特徴とする請求項１記載の３次元位置検出装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この考案は、発光する被測定物の３次元位置、及び、発光光の向きを測定する３次元位
置検出装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
以上の課題を解決するために、第一考案は、指示装置側に発光体を設け、また、３個以
上の位置感応検出器を設けている。これらを用いて観測することにより、３次元位置およ
び発光光の向きを検出している。各ＰＳＤは、発光体の位置する方向と光信号強度を検出
することができる。２つのＰＳＤで、発光体の位置する方向が求まれば、発光体の３次元
位置がわかる。さらに、３つのＰＳＤでの発光体からの光の強度がわかれば、発光体がど
の方向を向いているかがわかる。このとき、発光体の発光光の指向性を用いることにより、
３つのＰＳＤでの光信号強度の比を満たすような、発光体の光の向きが一意的に決まる。
このようにして、発光体の３次元位置とその発光体の向きが検出される。
また、第二考案は、第一考案に加えて、前記発光体の明滅に同期して光信号強度を検出
する回路を設けている。このようにして、複数の信号を時間的に分離している。これによ
り、複数の指示装置からの発光光を分離して検出でき、複数の発光体の３次元位置および
発光体の向きを同時に検出できるようになる。